电子科大在高亮度钙钛矿型LED研究方面取得突破性进展
2021-11-18 09:26 [编辑: MiaHuang]

尽管基于新兴钙钛矿纳米晶体(PENCs)的发光二极管(LED)发展迅速,但由于PENCs使用的绝缘长链配体,实现集成高效和高亮度的器件仍然具有挑战性。

在此,电子科技大学等单位的研究人员开发了高发光和稳定的甲脒溴化铅PENCs,用合理设计的2-萘磺酸(NSA)短芳香配体封端,用于LED。与常用的油酸配体相比,NSA分子不仅在纯化过程中保持了PENS的表面性质,而且显著改善了组装发射层的电性能,确保了器件中有效的电荷注入/传输。由此产生的最佳LED的电致发光显示出67115 cd cm-2的高亮度和19.2%的峰值外部量子效率。

相关论文以题目为“High-Brightness Perovskite Light-Emitting Diodes Based on FAPbBr3 Nanocrystals with Rationally Designed Aromatic Ligands”发表在ACS Energy Letters期刊上。

金属卤化物钙钛矿型纳米晶(PENCs)最近成为低成本、高性能发光二极管(LED)的候选材料。由于其独特的高缺陷容限特性,在温和的合成条件下可以获得具有近单位发光量子产率(PLQY)的高质量PENCs。此外,PENCs的光发射在整个可见光谱中表现出宽可调性和窄发射线宽,导致超宽色域覆盖约100%.使其成为高分辨率显示器应用的最佳候选产品。

在过去几年中,随着对PENCs材料合成和表面钝化的广泛研究,相关LED的外部量子效率(EQE)已从约0.1%快速提高到大于20%的高值,与商业发光技术相当。尽管在实现基于PENS的高效LED方面取得了令人印象深刻的进展,但大多数最先进的设备几乎没有系统集成的高EQE和高亮度。这主要受到器件中电荷注入/传输不良的限制,这源于PENCs常用的长链有机配体的绝缘性质。

为了调节PENCs的表面性质,除了常用的长链油胺和油酸(OA)之外,还探索了一系列替代配体,并开发了许多有用的合成后配体管理策略。然而,由于钙钛矿的高度动态配体结合和离子晶体结构,PENCs的表面性质和结构完整性在胶体合成和后处理期间对周围的化学环境非常敏感,这使得实现PENCs的合理配体工程极具挑战性。因此,能够维持PENCs的高发光效率和优异胶体稳定性,同时确保产生的发射层的有效电性能的适当表面配体,对于相关LED的未来性能改进至关重要。

在这项工作中,作者报道了基于纯绿色发射溴化甲脒铅(FAPbBr3)的高亮度高效LED,揭示了在使用含NSA溶剂的简易纯化过程中,有效的配体交换和/或PENS补偿,从而提高了胶体溶液的稳定性和高PLQYs。此外,NSA PECs的组装发射层显示出良好的电荷传输特性,可能源于NSA分子诱导的PECs的强耦合。通过将优化的NSA FAPbBr3发射器嵌入完整的LED中,器件显示出532 nm处的绿色电致发光(EL)峰值,半高宽(fwhm)约为21 nm,对应于国际照明委员会(CIE)坐标(0.19,0.77),的绿色原色。(文:爱新觉罗星)

图1 材料合成与表征

图2 PENCs的配体结合特性

图3 单载流子器件特性



图4 基于FAPbBr3钙钛矿纳米晶的LED

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